用$^{13}$ C + $^{9}$ Be反应的中微子源研究短基线电子反中微子消失

大亚湾近期业绩

Recent Results from Daya Bay

大亚湾反应堆中微子实验观察到与$θ_{13}$相关的电子反中微子消失，其显著性优于2012年的$5σ$。八个反中微子探测器中的最后两个于2012年夏天安装。包括使用完整探测器配置收集的404天数据，导致统计数据比使用6-AD配置的先前结果增加3.6倍。随着系统不确定度的改善和本底估计的改善，大亚湾已测量出$\sin^22θ_{13} = 0.084\pm0.005$和$|Δm^2_{ee}|=2.42^{+0.10}_{-0.11}\times 10^{-3}$ ~eV $^2$。这是迄今为止对$\sin^22θ_{13}$的最精确测量，也是通过电子反中微子消失对$|Δm^2_{ee}|$的最精确测量。其他几个分析结果，包括一个独立的测量$θ_{13}$使用反β衰变与中子捕获氢，反应堆反中微子通量和光谱的测量，并寻找轻无菌中微子混合。

双中微子实验中的反应堆电子反中微子消失

Reactor electron antineutrino disappearance in the Double Chooz experiment

双中微子实验在227.93个活日内观测到了8，249个候选电子反中微子事件，暴露量为33.71千兆瓦-吨-年（反应堆功率x探测器质量x活时间），使用的是一个10.3立方米的基准体积探测器，该探测器位于距离法国的双中微子核电站反应堆芯1050米处。在theta 13 = 0的情况下，期望值为8，937个事件。赤字被解释为电子反中微子消失的证据。通过速率加频谱形状分析，我们发现sin ^2 2θ13 = 0.109 \pm 0.030（统计）\pm 0.025（系统）。在99.8% CL（2.9σ）下，数据排除无振荡假设。

Intensive electron antineutrino source with well defined hard spectrum on the base of nuclear reactor and 8-lithium transfer. The promising experiment for sterile neutrinos search

The new concept of antineutrino source for future short-baseline experiments is discussed. The source ensures: 1) well defined hard antineutrino flux; 2) the rate of counts more than ~(1E+2 - 1E+3) per day in the detector volume about cubic meter; 3) low level of count errors - < 1%. The proposed source is based on (n,gamma)-activation of 7Li near the reactor active zone and transport of the fast beta-decaying 8Li isotope toward a remote neutrino detector and back in the closed loop. The proposed experiment allows to detect (electron antineutrino, p)-interaction with high precision and directe…

大亚湾全探测器配置测量反中微子振荡

Measurement of antineutrino oscillation with the full detector configuration at Daya Bay

在这张海报中，我们展示了利用完全建造的大亚湾反应堆中微子实验进行的电子反中微子消失的最新测量。在617天的数据采集后，2013年11月达到了$6.9 \times 10^5$ GW $_{\mathrm{th}}$吨天的总暴露量。通过分析探测器之间的相对反中微子速率和能谱，获得了迄今为止中微子质量和混合参数$|Δ\mathrm{m}^2_{ee}|$和$\sin^2 2 θ_{13}$的最精确估计。发现两个参数的值为$\sin^2 2 θ_{13} = 0.084 \pm 0.005$和$|Δ\mathrm{m}^2_{ee}| = (2.42 \pm 0.11) \times 10^{-3}\,\mathrm{eV}^2$。本报告特别侧重于描述校准和能量响应模型的改进如何有助于实现这一结果。

Improving the Energy Resolution of the Reactor Antineutrino Energy Reconstruction with Positron Direction

The energy resolution is crucial for the reactor neutrino experiments which aims to determine neutrino mass ordering by precise measurement of the reactor antineutrino energy spectrum. A non-negligible effect in the antineutrino energy resolution is the spread of the kinetic energy of the recoiled neutron and the corresponding positron when detecting the antineutrinos via Inverse Beta-Decay (IBD) reaction. The emission direction of the produced positron in IBD reaction can be used to estimate the kinetic energy of neutron and thus the reconstructed antineutrino energy resolution can be improve…

Global Antineutrino Modeling for a Web Application

Antineutrinos stream freely from rapidly decaying fission products within the cores of nuclear reactors and from long-lived natural radioactivity within the rocky layers of the Earth. These global antineutrinos produce detectable signals in large ultra-clear volumes of water- or hydrocarbon-based target liquids, which are viewed by inward-facing photomultiplier tubes. Detected antineutrinos provide information about their shrouded sources and about the fundamental properties of neutrinos themselves. This paper presents the input data, formulae, and plots resulting from the calculations, which,…

具有可变硬谱的高通量锂反中微子源

High flux lithium antineutrino source with variable hard spectrum

本工作致力于研制光谱可变和可调的硬电子反中微子源。本文讨论了基于7 Li的中子活化和8Li同位素的快速β衰变（T1/2 = 0.84s），发射能量高达13 MeV -的高通量硬反中微子源。建立强的硬谱同位素中微子源将有助于提高中微子相互作用的探测统计量，这对振荡实验尤为迫切。建议的中微子源的方案是基于所产生的8Li到中微子探测器的连续运输，该中微子探测器远离中子活化的地方。得到了锂反中微子通量的解析表达式。与反应堆反中微子谱相比，所讨论的源将确保增加与氘核反应的截面，从几倍到几十倍。该装置的另一个独特之处是可以平滑地改变反中微子光谱的硬度。

从IsoDAR中获取最多的中微子

Getting the Most Neutrinos out of IsoDAR

世界范围内的几个实验合作计划通过测量由静止同位素衰变（IsoDAR）产生的反中微子的消失来测试无菌中微子模型。这些方案中最先进的方案具有非常相似的设置，其中质子束撞击靶产生中子，中子被高同位素纯度的7Li转换器吸收，产生8Li，其产生的衰变产生反中微子。在本说明中，我们使用FLUKA和GEANT4模拟来研究该标准提案的三个拟议修改。在第一种情况下，7Li被包括氘减速剂的7Li化合物取代。在第二种情况下，在靶和转换器之间放置间隙以减少中子反弹。最后，我们考虑用液氮冷却转炉。我们发现，这些修改可以增加反中微子产率高达百分之五十。第一种方法还显著减少了所需的高纯度7Li的量。

大亚湾核试验的最新成果

Recent Results From The Daya Bay Experiment

大亚湾反应堆中微子实验在$\sim$千米基线处观测到了核反应堆中电子反中微子的消失。近和远检测器之间的$\barν_e$速率和频谱的相对测量允许振荡参数$\sin^22θ_{13}$和$|Δ{m}^2_{ee}|$的精确测量。2012年夏天安装了两个新的反中微子探测器（AD），使实验达到最终的8-AD配置。大亚湾利用621天的数据测量了$\sin^22θ_{13} = 0.084 \pm 0.005$和$|Δ{m}^2_{ee}| = 2.44^{+0.10}_{-0.11} \times 10^{-3}$ eV $^2$。这是迄今为止对$\sin^22θ_{13}$的最精确测量，也是该通道中对$|Δ{m}^2_{ee}|$的最精确测量。其他几个分析也进行，包括一个独立的测量$\sin^22θ_{13}$使用$\barν_e$样品标记的中子捕获氢，寻找轻无菌中微子，并测量绝对反应堆反中微子通量。

Precision Measurements of the PMNS Parameters with T2K Data

T2K is a long baseline neutrino experiment which exploits a neutrino and antineutrino beam at JPARC to perform precision measurements of neutrino oscillation parameters $Δ{\rm m}^2_{\rm 32}$, $\sin^2 θ_{23}$ (besides the CP-violating phase $δ_{\rm CP}$). The latest results for the measurement of PMNS parameters in the disappearance mode are presented here, highlighting the main systematic uncertainties limiting the precision. The future strategy to improve the precision on the measurement of PMNS parameters are also discussed.

Radiogenic neutron background in reactor neutrino experiments

We report a novel correlated background in the antineutrino detection using the inverse beta decay reaction. Spontaneous fissions and $(α,n)$ reactions in peripheral materials of the antineutrino detector, such as borosilicate glass of photomultipliers, produce fast neutrons and prompt gamma rays. If the shielding from the material to the detector target were not thick enough, neutrons and gammas could enter the target volume and mimic antineutrino signals. This paper revisits the yields and energy spectra of neutrons produced in B$(α,n)$N and F$(α,n)$Na reactions. A Geant4 based simulation ha…

T2K最新开奖结果

Latest Results from T2K

T2 K（Tokai to Kamioka）实验是一个长基线加速器中微子振荡实验。位于东海的J-PARC加速器复合体产生了强烈的μ子中微子和反中微子束。在280米之后，光束通过两个近距离探测器：INGRID和ND 280，在那里测量振荡之前的光束参数并研究中微子截面。再过295公里，对应于第一个振荡最大值的距离，中微子束通过Super-Kamiokande远探测器。通过比较近、远探测器的光束特性，可以确定振荡参数。基于μ子中微子的消失，T2 K提供了世界领先的$θ_{23}$混合角测量。这也是第一个观测到电子中微子出现的实验，其重要性为7.3 $σ$。这些结果使得可以确定$θ_{13}$混合角并提供$δ_{CP}$相位的非零值的第一提示。T2 K实验还提供了几个中微子能量在1 GeV左右的中微子截面测量。目前，T2 K正在用μ子反中微子束收集数据，用于$δ_{CP}$和反中微子截面测量。最新的振荡测量，包括新的电子反中微子外观的结果，总结。

估算未来巴西中子源中的反中微子探测效率

Estimating the detection of antineutrinos in the future Brazilian neutron source

本研究探讨将巴西多用途反应堆（RMB）用作反中微子源的可行性，提出依托其每日3500个反中微子的产出开展β与逆β反应、中微子振荡及θ₁₃参数测定等实验，同时可支持IAEA核燃料监测，并分析了相关技术局限。

在FNAL上寻找μ子中微子消失模中的不育中微子

Search for Sterile Neutrinos in the Muon Neutrino Disappearance Mode at FNAL

NESSIE合作组织已经建立了一个结论性的实验，以澄清在短基线处的{ \em μ子-中微子消失}测量，以便对超过三个标准中微子的模型进行严格的限制。为此目的，通过考虑在两个地点（近地点和远地点）使用磁谱仪，对目前用于短基线实验的FNAL助推中微子束进行了仔细评估。的检测器的位置进行了研究，连同可实现的性能的两个OPERA-样光谱仪。这项研究受到现有硬件的可用性和与FNAL正在进行的多站点液体氩探测器项目兼容的时间表的限制。确定的物理情况和对助推器中微子束的拟议实验将明确澄清在eV质量尺度上$ν_μ$消失和$ν_e$出现/消失之间存在的张力。在中微子振荡的背景下，测量$ν_μ$的消失是一个强大的和快速的方法，无论是拒绝或发现新的中微子状态在eV的质量尺度。我们讨论了一个实验方案，能够扩展一个以上的数量级（中微子消失）和几乎一个数量级（反中微子消失）的标准和无菌中微子之间的混合角的灵敏度目前的范围。这些扩展比迄今提出的任何其他提案所实现的扩展都要大。

The PROSPECT Reactor Antineutrino Experiment

The Precision Reactor Oscillation and Spectrum Experiment, PROSPECT, is designed to make both a precise measurement of the antineutrino spectrum from a highly-enriched uranium reactor and to probe eV-scale sterile neutrinos by searching for neutrino oscillations over meter-long baselines. PROSPECT utilizes a segmented $^6$Li-doped liquid scintillator detector for both efficient detection of reactor antineutrinos through the inverse beta decay reaction and excellent background discrimination. PROSPECT is a movable 4-ton antineutrino detector covering distances of 7m to 13m from the High Flux Is…

CeLAND：在KamLAND中寻找3 PBq ~（144）Ce-~（144）Pr电子反中微子generator的第四轻中微子态

CeLAND: search for a 4th light neutrino state with a 3 PBq 144Ce-144Pr electron antineutrino generator in KamLAND

反应堆的中微子和镓异常可以用3-4 PBq（75-100 kCi规模）的144 Ce-144 Pr反中微子β源测试，该源部署在中心或靠近大型低背景液体闪烁体探测器。反中微子发生器最早将于2014年由俄罗斯后处理厂PA Mayak生产，运往日本，并最早于2015年部署在Kamioka液体闪烁体反中微子探测器（KamLAND）中。KamLAND的13米直径的目标体积提供了一个合适的环境来测量所检测到的中微子通量的能量和位置依赖性。在10米或更短的基线上可以看到一个特征性的振荡模式，这提供了一个非常清晰的信号，表明中微子消失到一个未知的、无菌的中微子状态。这将为中微子的电子耗散异常提供一个全面的测试，并可能导致发现第四个中微子态，即Δ m^2> 0.1 eV^2和sin ^2（2 θ）> 0.05。

PROSPECT物理学课程

The PROSPECT Physics Program

精确反应堆振荡和光谱实验，PROSPECT，旨在通过在米长的距离上寻找中微子振荡，对高浓缩铀反应堆的反中微子光谱进行精确测量，并探测eV级的无菌中微子。PROSPECT被认为是一个2阶段的实验，利用分段的$^6$掺锂液体闪烁体探测器，通过反β衰变反应和良好的背景歧视的反应堆反中微子的有效检测。PROSPECT第一阶段由一个可移动的3吨反中微子探测器组成，距离反应堆堆芯7 - 12米。它将探测1年内4个$σ$的$ν_e$消失实验的最佳拟合点和3年内$>$ 3个$σ$的无菌中微子参数空间的有利区域。在距离反应堆15 - 19米处安装第二个反中微子探测器后，PROSPECT第二阶段可以在另外3年内探测5 $σ$处10 eV以下的$^{2}$的整个允许参数空间。用PROSPECT测量反应堆反中微子谱和寻找短基线振荡将检验最近$θ_{13}$实验中观察到的谱偏差的来源，寻找无菌中微子，并最终解决无菌中微子假说作为反应堆异常的解释。

A Sterile Neutrino Search at compact materials irradiation facility

The compact material irradiation facility (CMIF) is a current project in China that will provide a compact deuteron-beryllium neutron source. The target of this facility will be an intense and compact Isotope Decay-At-Rest (IsoDAR) neutrino source. In this paper, we propose to test the sterile neutrino hypothesis using CMIF as the neutrino source. At CMIF platform, the electron antineutrino production rate can be up to $2.0\times 10^{19}$ per day. When paired with an 80 t liquid scintillator detector to study short baseline electron antineutrino disappearance, the inverse beta decay (IBD) even…

反应堆中微子实验的现状与展望

Status and Prospects of Reactor Neutrino Experiments

新一代的三反应堆中微子实验在2012年根据电子反中微子的消失对最小中微子混合角θ 13进行了明确的测量。更精确的测量混合角以及电子中微子之间的平方质量差。一个相当大的θ 13值为寻找CP破坏相和确定中微子质量等级打开了一个新的窗口。未来的反应堆实验，JUNO和RENO 50，建议确定中微子质量等级，并进行高精度的测量θ 12，中微子质量2和1之间的平方质量差，以及电子中微子之间的平方质量差。

一种基于掺$^6$Li脉冲形状甄别塑料闪烁体的反应堆反中微子探测器原型

A prototype reactor-antineutrino detector based on $^6$Li-doped pulse-shaping-discriminating plastic scintillator

本文提出一种由36根掺$^6$Li脉冲形状甄别塑料闪烁体条组成的60千克地面反应堆反中微子探测器原型，利用反贝塔衰变关联能量沉积并结合脉冲形状、能量、位置与时间等多观测量实现反中微子探测及本底识别。

在FNAL助推器上测量μ介子-中微子消失的前景

Prospects for the measurement of muon-neutrino disappearance at the FNAL-Booster

中微子物理学作为一种可能的信息来源，正受到越来越多的关注，以解决标准模型之外的新物理学这一长期存在的问题。最近在标准混合振荡情况下对混合角$θ_{13}$的测量鼓励我们去追求轻子CP破坏和绝对中微子质量的仍然缺失的结果。然而，令人困惑的测量存在，值得一个详尽的评价。NESSIE合作已经建立，以进行结论性的实验，以澄清在小$L/E$的μ子中微子消失测量，这将能够严格限制超过三个标准中微子的模型，甚至首次稳健地测量一种新的中微子振荡的存在。为此目的，使用目前的FNAL助推器中微子束的短基线实验进行了仔细的评估。这项建议是指在两个不同的地点使用磁分光计，近和远。他们的立场已被广泛研究，连同可能的性能，两个歌剧般的光谱仪。该提案受到现有硬件可用性和与CERN项目兼容的新的更高性能中微子束的时间表的限制，这将很好地扩展助推器可实现的物理结果。可能的FNAL实验将允许澄清当前$ν_μ$消失张力与$ν_e$出现和消失在eV质量尺度。相反，一个新的欧洲核子研究中心的中微子束将允许在参数空间中的进一步跨度，以及系统学的精确控制，更相关的是，通过升级目前正在研发研究的探测器的光谱仪来测量反中微子部分。

OscSNS白皮书

The OscSNS White Paper

有必要处理和解决越来越多的短基线中微子振荡和可能存在的无菌中微子的证据。这种非标准粒子需要$\sim 1$ eV/c $^2$的质量，远高于与活跃中微子相关的质量标度，并且首次被用来解释LSND $\bar ν_μ\rightarrow \bar ν_e$出现的信号。最近，MiniBooNE实验报告了反中微子模式下的$2.8 σ$过量事件，与中微子振荡和LSND反中微子出现信号一致。MiniBooNE还在中微子模式数据中观察到$3.4 σ$过量事件。使用校准的放射源和核反应堆的中微子诱发事件率低于预期也可以解释为存在无菌中微子。符合世界上的中微子和反中微子数据是一致的，与不育中微子在这个$\sim 1$ eV/c $^2$质量尺度，虽然有一些张力之间的测量从消失和出现的实验。除了解决标准模型的这一潜在的主要扩展之外，无菌中微子的存在将影响未来所有中微子实验的设计和规划。最终确定这种意想不到的轻惰性中微子是否存在应该是一个非常高的优先级。橡树岭国家实验室的Spanish中子源（SNS）是为了开创中子研究的新时代而建造的，它为美国科学界提供了一个独特的机会，可以对无菌中微子进行确定的世界级搜索。